摘要：在建筑工程的整体结构中，地下室是其中较为重要的组成部分。由于其所处建筑物的最底部，与建筑的地基基础直接相连，所以，地下室结构的设计将是影响建筑整体结构稳定性以及安全性的重要基础。本文主要对建筑工程地下室结构设计相关问题进行了简要分析。
1.地下室结构设计难点概述
地下室工程涉及的专业极为复杂，在建筑的地下室结构设计时，需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业之间的配合。对于具有大底盘地下室的高层建筑群体而言，塔楼部分一般在使用阶段不会存在抗浮问题，但裙房及纯地下室部分经常会有抗浮不满足要求的问题。而且由于实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使用极限状态，对施工过程和洪水期重视不足，因而也会造成施工过程中由于抗浮不够而出现局部破坏，加上地下室防水工程是一项系统性工程，涉及设计、施工、材料选择等诸多方面因素，因此造成了地下室结构设计难点繁多，一般来讲概括起来为以下几点：
1.1地下结构防水设计；
1.2抗震设计；
1.3地下室抗浮、抗渗设计；
1.4外墙结构设计；
1.5结构平面设计
2.建筑工程地下室结构设计应当注重的问题分析
2.1抗渗抗浮设计
如果是在地下水位高，或者在雨水相对较多的地区进行施工，那么，对于地下室层数为一到二层的建筑来讲，常规都要考虑到使用阶段的抗浮问题。纯地下室的部位，以及裙房部位有可能存有抗渗抗浮不符合要求的情况出现。针对这种实际情况，应当采取下面的几个措施来应对：
2.1.1 合理选取抗浮设计水位。国家规范对此并没有明确的规定，因此，在确定抗浮设计水位时，应根据实际工程的具体情况而定。例如在我国长江以南的丰水地区，地下水位一般来说都比较高，比较常见的做法是按室外地面以上500mm高度确定地下室的抗浮设计水位。而我过北方的广大缺水地区，地下水位相对较低，一般而言主要根据地勘报告来确定。
2.1.2 在设计条件允许的前提下，应尽可能地减小结构基础的埋深，这样可以减小地下室高度，降低水位差，从而起到减小水浮力的目的。高层建筑基础底板应优先考虑平板式筏形基础。地下室顶板可考虑采用无梁楼盖或宽扁梁，在满足建筑净高的前提下降低地下室层高。宽扁梁截面高度为跨度的1/16~1/22，相对常规框架梁高有所减小，但是由于宽扁梁在控制挠度和裂缝方面要求较高，且梁高减小会相应增大钢筋用量，造价上并不经济，故实际工程中往往采用无梁楼盖。
2.1.3 强化抗渗抗浮设计的另一个有效办法是增大地下室自重。这个办法大体有三种情况：其一是地下室底板加荷，其二是边墙加荷，其三是地下室的顶板加荷。这种办法的特点是设计与施工都相对简单。但是不足之处在于当建筑物需要抵抗较大的浮力时，对混凝土和相关增重材料的需求量太大，增加了土建造价成本，故实际工程中应用较少。
2.1.4 设抗拔桩或抗拔锚杆。此方法是抗渗抗浮设计中较常用的方法之一。抗拔桩一般情况下都要嵌入坚硬的基岩之内。因为受施工条件和造价因素的制约，抗拔桩入岩一般不深，这就需要施工过程中对桩端进行灌浆处理。若上覆土层厚度太大，抗拔桩进不到基岩处，那就需要在桩下部设置扩大头，提高抗拔桩的抗拔能力。当抗压承载力要求不高时，桩长往往很短，有时候蜕变成混凝土墩，这时桩侧能提供的抗拔力很小，设置扩大头也不经济，抗拔锚杆就成为一个较为理想的选择。
在建筑工程地下室结构的设计过程中，应该综合考虑采光、通风、排水、坑道、管道、防火、使用功能、设备用房、人防等各个方面的要求。例如地下室设计长度若超过规定长度，由于变形缝会增加防水处理的复杂性，一般来说，建筑专业应配合结构专业，不设置或少设置变形缝。为了避免设置变形缝，结构平面设计人员可合理采用地下不设缝地上设缝、添加混凝外加剂、设置施工后浇带等方式。如果地下室过长，后浇带的设置无法解决该问题，则需要把地下室分为若干小地下室。为符合管道相连和使用的需求，方便采取补救措施，小地下室彼此间需通过窄通道连接，这样可减少接缝，并减少接缝处的受力。另外，还要设置一些采光通风井，但是为将地上的风力和地震力传到地面和侧壁，避免其对地下室稳定性产生影响，采光通风井应当合理设计。
2.3抗震设计
一般来讲地下室抗震设计中较为常见的问题为：多层建筑中半地下室埋深不够，房屋层数包括半地下室层已达8层，层数和总高度超过要求，违反《建筑抗震设计规范》第7.1.2条的要求。若地下室埋置深度达不到规范要求，而设计时未采取相应的加强措施，电算结果的可靠性就要大打折扣，这样设计的上部结构就存在比较大的安全隐患。根据施工图审查要点，一般来讲，对于半地下室的埋深要求应大于地下室外地面以上的高度，才能不计算其层数，总高度才能从室外地面算起。地下室的墙柱与上部结构的墙柱应协调统一，按规范要求，地下室部分的主楼柱墙应采取相应的加强措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对地下室顶板室外区域因覆土或市政管线要求降低标高时，当室内外高差不大于地下一层层高的1/3，且高低跨位置的梁采取加宽截面、加大箍筋直径、加密间距等加强措施时，才可认为楼板连续，楼层侧向刚度比满足要求时可作为上部结构嵌固部位。具体措施如高差梁梁宽不小于350mm，箍筋直径不小于10mm，间距不大于150mm等。
2.4地下室防水设计
2.4.1桩顶防水
在桩顶截断钢筋，做好附加防水层。高层建筑地下室防水设计中，要求选用聚合物水泥砂浆作为承台固结桩顶的防水材料。经过相关试验，确定其配合比后，应保证聚合物水泥砂浆抗渗强度符合设计规定，并与抗压强度规定值相一致。作为刚性防水层，在垫层交接位置桩顶防水层应选用密封材料与底板柔性附加水层连接。
2.4.2墙体防水
浇灌时出现施工缝问题，其主要原因在于底板混凝土量大、厚度尺寸大，通常在建筑底板一端两侧出现。为避免施工缝的大量出现，必须在水泥初凝时间内严格控制浇筑间隔时间，对面层混凝土收缩量进行有效减少，为此可选用二次振捣施工。
底板表面找平、抹实及压光等作业应在振捣密实混凝土后进行，初凝后应将塑料薄膜铺设在其上面，保温养护时间应控制在14天以上，并有效控制防水混凝土拆模时间，15摄氏度以下为拆模时混凝土表面温度和附近外界温度，避免裂缝在混凝土干缩与温差等情况下出现。先分层对地下室墙体进行浇筑施工，每层间隔时间必须控制在水泥初凝时间以下，遵循设计要求全部钢筋都应进行高标号砂浆垫块的设置，起到保护钢筋的作用。如裂缝出现在外墙混凝土干缩与温差情况下，应将草袋盖在混凝土初凝后的墙顶上，外墙模板在养护14天以后拆除。
2.4.3承台底防水
在桩头涂抹一层聚合物水泥基渗透结晶型防水涂料，并设置遇水膨胀止水条，确保其完全封闭整个底板防水层，进而有效提升其防水效果。在混凝土结构内部不断渗入结晶型涂料，结晶不断出现并对毛细孔起到堵塞作用，提高防水效果。
2.5地下室外墙结构设计
2.5.1荷载
地下室外墙在整体的受荷中占据着重要地位，其承受的荷载总体而言分别有水平荷载和来自建筑主体和地下室楼盖传来的竖向荷载。地下室外墙的水平荷载一般包括侧向土压力、侧向水压力及室外地面活荷载等。在地下室外墙结构设计中，对于上部无混凝土墙的外墙，竖向荷载和水平地震等作用对地下室外墙所产生的内力影响很小，一般可以忽略。在设计过程中，要充分重视水平荷载，当水平荷载垂直于墙面时候，会产生弯矩，这对墙体的配筋往往起到决定性的作用。目前设计人员在地下室外墙的设计中，比较普遍的做法是将静止土压力系数k0统一取为0.5，这对墙后填土较好的情况比较适用，但是对于如可塑、软塑及流塑的粘性土等特殊土体取值偏小，存在安全隐患，这个应引起重视。
2.5.2地下室外墙的配筋计算
实际工程设计时，对于带扶壁柱的地下室外墙，一般不考虑扶壁柱对墙体的平面外支承，而是均按单向板计算配筋；扶壁柱则按地下室结构的整体电算分析结果进行配筋，不按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。实际受力时，扶壁柱对地下室外墙还是存在一定的支承作用，根据外墙与扶壁柱变形协调的原理，这种设计将使得外墙竖向受力筋富余、扶壁柱配筋及外墙的水平分布筋偏少。对于靠近扶壁柱区域的墙体，水平筋偏少的影响较为明显，从某些工程中实际情况来看，此区域往往容易出现裂缝，应当重视。地下室外墙的配筋计算应根据地下室水位情况，通常以0.20mm的裂缝宽度来控制，保证地下结构的自防水性能。
结语
由于地下室的特殊位置，其结构设计是较复杂的设计问题，还有许多细节有待研究和完善，这是结构设计人员不能忽视的重要环节。设计时既要满足功能要求、安全可靠、经济合理，又要满足地下室结构抗渗这一特殊要求，以保证其正常使用。因此无论是从技术还是从经济的角度讲都需要我们更深入地研究地下室结构设计的技术问题，提高设计水平，才能获得安全、合理、经济的设计成果。
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论文作者:翁小平1,黄山2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/24
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